在巖土空隙中運動的地下水叫做滲流。在物理、化學和材料科學中，滲流指的是液體通過多孔材料時的運動和過濾行為。
背景
滲流理論在水利、土建、給水排水、環境保護、地質、石油、化工等許多領域都有廣泛的應用。在過去數十年中，對滲流現象進行的數學研究，給包括物理學、材料科學、復雜網絡、流行病學中的多個課題提供了新的理解和技術工具。例如，在地質學中，滲流指的是水通過土壤和可滲透性巖石的過濾行為，通過水的流動，含水層中的地下水得到補給。在計劃建設需要大量水資源的滲流域或化糞池排水域時，有必要事先進行滲透測試，以確定事先規劃的結構是否可行。滲流通常呈現出普遍性，因此，統計力學中的概念，如標度理論、重整化、相變、臨界現象、和分形可以被用來描述滲流的性質。組合數學是用來研究滲透閾值的常用手段。由于通過分析模型來求解滲流非常復雜，人們一般借助于數值計算。目前速度最快的滲流算法是2000年由馬克·紐曼(Mark Newman)和羅伯特·齊夫(Robert Ziff)提出。
解釋
液體在多孔介質中的流動。天然多孔介質包括土體和巖層等多孔性和裂隙性介質。水利工程中有很多方面涉及滲流。例如水工建筑物的透水地基中以及與建筑物連接的巖層或土體中的繞滲及滲流、擋水土壩中的滲流、灌溉抽水或施工排水時在地層中引起的滲流等。主要研究的滲流問題是：滲流區域內的水頭或地下水位的分布、滲流量的確定、滲流作用于建筑物基底上的力、滲流速度分布及其引起的土體結構變形等。
由于作為滲流通道的孔隙尺寸微小但數量眾多，且表面積很大，所以滲流阻力較大，滲流流動速度較慢，因而慣性力和動能往往可以不計。
定律
滲流的基本定律是1856年法國工程師H.-P.-G.達西由實驗總結而得的達西定律，即：v=Q/A=kJ式中v為斷面平均流速；u為點流速；Q為滲透流量；A為斷面面積;k為土體滲透系數，與土體及水的性質有關,J為水力坡降。公式表明滲流水力坡度與流速的一次方成比例，所以達西定律又稱為線性滲流定律。達西定律成立的條件是：土體BOBBIN不變形，流態為不可壓縮牛頓流體的層流滲流。
滲流問題的解法有：解析法(包括直接求解導數方程組、平面問題的復變函數解及一維漸變滲流的分析法)、數值法(有限差分法、有限單元法、邊界元法等)、圖解法(流網法)及實驗法（包括砂模型及各種比擬模型──電比擬、熱比擬等）。
滲流也可呈紊流流態，可用滲流雷諾數來判別。式中v為滲流斷面平均流速；d為土體顆粒的有效粒徑;ν為液體運動粘性系數。達西定律適用的層流滲流的雷諾數上限值變化范圍約為?1～10。大于此上限的稱為非線性滲流，其水力坡度與流速的關系可一般地表示為J=αu+βu2。式中α、β為待定系數，由實驗確定；u為滲流流速。
滲流模型
滲流是水在土壤孔隙中的運動，而土壤孔隙的形狀、大小和分布是極為復雜的，因此滲流水質點的運動軌跡也是很不規則的，具有隨機性質。但在實際工程上。并不需要了解具體孔隙中的滲流情況，而是采用某種統計平均值來描述滲流，即用簡化了的滲流模型來代替實際的滲流。為研究方便，對實際的滲流提出兩點簡化。其一，不考慮滲流路徑的曲折迂回，只考慮它的主要流向；其二，略去滲流區的土壤顆粒，認為滲流充滿全部的流動空問(包括土壤顆粒和孔隙)。但實際滲流中土壤顆粒與水之間的相互作用在滲流模型中仍然存在。為了使假想的滲流模型在水力特性方面和實際滲流相一致，它必須滿足下列條件：①對于同一過水斷面，滲流模型所通過的流量等于實際滲流所通過的流量；②滲流模型和實際滲流在同一流程內的水頭損失相等。這樣，滲流模型就可以完全模擬真實滲流。
由于采用了滲流模型，滲流被看作是在包括土壤BOBBIN和孔隙在內的全部空間的連續介質的運動，因此滲流的運動要素將作為全部空間的連續函數來研究。這樣，就像研究液流運動一樣，可以采用有關連續函數的數學工具來研究滲流。
滲流隨液流運動一樣，可分為恒定滲流和非恒定滲流、均勻滲流和非均勻滲流、漸變滲流和非漸變滲流、無壓滲流和有壓滲流，按空間看分為一元滲流、二元滲流和三元滲流。
工程應用
地下水和地表水都是人類重要水資源。新中國成立以來，我國華北地區和西北開鑿了數以計的灌溉井、工業及民用井，都是典型的滲流應用實例。
滲流理論除了應用于水利、化工、地質、采掘等生產建設部門外，在土木工程方面的應用可列舉如下幾種：
(1)在給水方面，有井和集水廊道等集水建筑物的設計計算問題。
(2)在排灌工程方面，有地下水位的變動、渠道的滲漏損失以及壩體和渠道邊坡的穩定等方面的問題。
(3)在水工建筑物，特別是高壩的修建方面，有壩身的穩定、壩身及壩下的滲透損失等方面的問題。
(4)在建筑施工方面，需確定周堰或基坑的排水量和水位降落等方面的問題。
參考資料 >